一种输电杆塔免拆螺栓型高效便捷接地电阻测量装置开发设想

0 引言

输电杆塔作为电力传输的重要基础设施，其接地电阻的大小直接影响到电力系统的防雷性能和安全稳定运行。准确测量输电杆塔接地电阻是电力运维工作中的关键环节。目前，传统的接地电阻测量方法都需要拆卸杆塔与接地引下线之间的连接螺栓，操作过程繁琐，当连接螺栓拆除后，操作人员存在人体串接在杆塔（可能存在感应电压）和接地网间，存在一定的触电风险，因此，开发一种免拆螺栓型高效便捷接地电阻测量装置具有重要的现实意义。

1 设计原理

1.1 电磁感应原理

本装置利用电磁感应原理实现接地电阻的测量。当交变电流通过输电杆塔的接地回路时，会在周围空间产生交变磁场。在该磁场中放置一个感应线圈 根据 磁感应定律，线圈中会产生感应电动势。感应电动势的大小与交变磁场的强度、线圈的匝数以及 场的相对位置等因素有关。通过测量感应线圈中的感应电动势，并结合相关的数学模型和算法，可以间接计算出输电杆塔的接地电阻。

1.2 非接触式测量技术

为避免拆卸螺栓，采用非接触式测量技术。在不破坏原有接地连接的前提下，通过特殊设计的传感器，在杆塔附近合适位置采集电磁信号，从而获取与接地电阻相关的信息。这种非接触式测量方式可以有效避免因拆卸操作带来的各种问题，同时提高测量的便捷性和安全性。

1.3 三级法测量技术

通过交流电压发生器产生交变电流，该电流经电流互感器的一次侧绕组，流入接地极 E、辅助接地极C 和被测接地电阻形成回路。在这个过程中，电流互感器二次侧绕组会感应出与一次侧电流成比例的电流。同时，通过调节滑线电阻，使检流计指针指零。此时，根据欧姆定律，被测接地电阻的值就等于电流互感器二次侧绕组感应出的电流与滑线电阻的乘积，从而可从表盘上读出接地电阻的数值。

2 结构组成

2.1 信号采集单元

信号采集单元主要由高精度感应线圈和信号调理电路组成。感应线圈采用特殊的绕制工艺和材料，具有高灵敏度和良好的抗干扰性能，能够准确地采集输电杆塔接地回路周围的电磁信号。信号调理电路则对感应线圈采集到的微弱信号进行放大、滤波、整形等处理，使其满足后续数据处理单元的输入要求。

2.2 数据处理单元

数据处理单元是整个装置的核心部分，采用高性能的微处理器或数字信号处理器（DSP）。它对接收到的经过调理的信号进行分析、计算和处理，根据预设的算法和数学模型，计算出输电杆塔的接地电阻值。同时，数据处理单元还具备数据存储、显示、通信等功能，可以将测量结果实时显示在屏上。

2.3 电源单元

电源单元为整个装置提供稳定的工作电源。可以采用内置可充电电池或外接电源适配器两种供电方式，以满足不同的使用场景需求。

2.4 人机交互单元

人机交互单元包括显示屏、操作按键和指示灯等。显示屏用于实时显示测量结果、设备状态、操作菜单等信息，方便操作人员直观地了解测量情况。操作按键用于操作人员对装置进行各种操作控制，如启动测量、停止测量、切换显示界面、设置参数等。

2.5 外壳防护单元

外壳防护单元采用高强度、耐腐蚀的工程塑料或金属材料制成，具有良好的密封性能和防护性能，能够有效保护装置内部的电子元件不受外界环境的影响。同时，外壳设计应符合人体工程学原理，便于操作人员握持和携带。

2.6 分体式测量钳

分体式测量钳是该套设备的关键部件，由4 个钳型表钳口组成，分别安装在杆塔A、B、C、D 四个接退接地引下线上，根据主机发出的测量指令协 A BD、CD 间电阻值，用以判断接地引下线、接地环网中是否存在断点以及断点存在 钳还具备协同工作的能力，实现钳表法、二级法、三级法等测量原理，可以测量本塔接地电阻同其他杆塔接地电阻值并联后所得电阻值。

3 工作流程

3.1 准备工作

首先需要将测量装置安装在输电杆塔接地引下线上，打好接地探针、那接线示意接好主机和探针接线，并确保装置处于正常工作状态。然后，操作人员通过操作按键在显示屏上选择测量模式，并根据实际情况设置相关的测量参数。

3.2 信号采集

设置好参数后，启动测量装置。信号采集单元中的感应线圈开始采集输电杆塔接地回路周围的电磁信号，信号调理电路对采集到的信号进行放大、滤波、整形等处理，并将处理后的信号传输给数据处理单元。

3.3 数据处理与计算

数据处理单元对接收到的信号进行分析、计算和处理。首先，根据预设的算法和数学模型，对采集到的电磁信号进行频谱分析，提取出与接地电阻相关的特征量。然后，利用这些特征量，通过一系列的数学运算和迭代计算，最终计算出输电杆塔的接地电阻值，接地引下线、接地环网中是否存在断点以及断点存在位置。

3.4 结果显示与存储

计算出接地电阻值后，数据处理单元将测量结果实时显示在显示屏上，同时将测量数据存储到内置的存储器中，并可通过数据传输功能导出数据。

3.5 结束测量

测量完成后，操作人员可以通过操作按键停止测量装置，并关闭电源，将装置妥善保管，以备下次使用。

4 技术优势

4.1 免拆螺栓，操作便捷

本装置采用非接触式测量技术，无需拆卸输电杆塔与接地引下线之间的连接螺栓，实现安全便捷的测量操作。

4.2 测量精度高

装置采用高精度的感应线圈和先进的数据处理算法，能够准确地采集和分析电磁信号，有效提高接地电阻测量的精度。

4.3 安全可靠

避免拆卸螺栓过程中可能出现的触电、高台阶基础上作业出现高空坠落等安全风险，保障操作人员的人身安全。

4.4 多功能集成

除能够测量接地电阻外，本装置还可以集成其他功能，如土壤电阻率测量、接地回路完整性检测等。

4.5 全部线路通用

本套装置通过测量钳、测量主机，以及主机配置的接地探针的联合工作，可以测量绝缘架空地线线路接地电阻以及分段绝缘一点接地的线路接地电阻；通过A、B、C、D 四个接退接地引下线上钳表协同配合，可以现成一组大钳表的形式，直接测量架空地线直接接地的输电线路杆塔接地电阻值。

4.6 接地环网中的隐形断点判断

以往接地电阻测量设备测量结束后，运行人员只能通过测量值判断出接地引下线断裂，某接腿射线和接地环网断裂的缺陷。该套装置通过测量AB、AC、AD、BC、BD、CD 间电阻值，可以准确的判断接地引下线、接地环网中是否存在断点以及断点存在位置。

4.7 智能化程度高

该装置具备数据存储、显示、通信、自动校准等功能，实现测量过程的智能化和自动化。同时，装置还可以根据预设的程序自动进行校准和误差修正，提高测量结果的准确性。

5 应用前景

本免拆螺栓型高效便捷接地电阻测量装置具有广阔的应用前景。随着电力行业的不断发展和电网规模的不断扩大，对输电杆塔接地电阻测量的要求也越来越高。此外，该装置还可以应用于其他领域，如通信基站、铁路信号系统、建筑物防雷等场合的接地电阻测量。

6 结论

本文提出的输电杆塔免拆螺栓型高效便捷接地电阻测量装置，通过创新的设计原理和结构组成，实现非接触式、免拆螺栓的接地电阻测量， 便捷、测量精度高 、安全可靠、多功能集成、智能化程度高等技术优势。该装置的开发和应用，具有重要 现实意义和广阔的应用前景。未来，还可以进一步对该装置进行优化和完善，提高其性能和稳定性，拓展其功能和应用领域。